机械设计大作业-轴承部件的设计

机械设计基础设计实践设计计算说明书题目：轴承部件设计学院：班号：学号：姓名：日期：2/8机械设计基础设计实践任务书题目：轴承部件设计设计原始数据及要求：输出轴功率P（kW）2.7输出轴转速n（r/min）80齿轮模数m（mm）3大齿轮齿数Z81大齿轮宽B（mm）80联轴器轮毂宽L（mm）70机器的工作环境多尘机器的载荷特性平稳机器的工作年限班次3年3班（24000h）3/8目录一、估算轴的基本直径...............................................................................................................4二、确定轴承的润滑方式和密封方式........................................................................................4三、轴的结构设计.......................................................................................................................41.初定各轴段直径................................................................................................................42.确定各轴段长度（由中间至两边）................................................................................53.传动零件的周向定位........................................................................................................54.其他尺寸............................................................................................................................5四、轴的受力分析.......................................................................................................................61.求轴传动的转矩................................................................................................................62.求轴上传动件作用力........................................................................................................63.确定轴的跨距....................................................................................................................64.按当量弯矩校核轴的强度................................................................................................65.校核轴承寿命....................................................................................................................86.校核键的连接强度............................................................................................................8参考文献.........................................................................................................................................84/8一、估算轴的基本直径选用45钢，正火处理，估计直径100dmm，由参考文献[1]表11.4查得600bMpa。查表取C=110𝑑≥𝐶√𝑃𝑛3=110×√2.7803=35.55𝑚𝑚所求𝑑为受扭部分的最细处，即联轴器处的直径。但因该处有一个键槽，故轴径应增大3%，即35.551.0336.62dmm，查表可知，𝑑取38mm。二、确定轴承的润滑方式和密封方式大齿轮d2=mZ=3×81=243m，圆周速度2221.02/2/60260ddnnvmsms故采用脂润滑。多尘环境下，采用橡胶圈密封。三、轴的结构设计1.初定各轴段直径位置轴径/mm说明链轮处38按传递转矩估算的基本直径油封处45为满足链轮的轴向固定要求而设一轴肩，轴肩高度(6~10)dmm，取d7mm。该段轴径应满足油封标准轴承处50选用深沟球轴承。为便于轴承从右端装拆，轴承内径应稍大于油封处轴径，并符合滚动轴承标准内径，故取轴径为50mm，初定轴承型号为6010，外径大小为80，两端相同齿轮处53考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应大于轴承处轴径，并为标准直径轴环处60齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴径d=53mm，轴环高度(6~10)dmm，取7dmm（应使直径尽量以0、2、5、8结尾）5/82.确定各轴段长度（由中间至两边）位置轴段长度/mm说明齿轮处77已知齿轮轮毂宽度为80mm，为保证套筒能压紧齿轮，此轴段长度应略小于齿轮轮毂宽度，故取77mm右端轴承处（含套筒）46此轴段包括四部分：轴承内圈宽度为16mm；考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，且要给甩油环留出空间，轴承左端面与箱体内壁的间距取12mm；箱体内壁与齿轮右端面的间距取15mm，齿轮对称布置，齿轮左右两侧上述两值取同值；齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之差为3mm。故该轴段长度为16+12+15+3=46mm油封处48此轴段包括两部分：为便于轴承端盖的拆装及对轴承加润滑脂，取轴承盖外端面与联轴器左端面间距为20mm；由减速器及轴承盖的结构设计，取轴承右端面与轴承外端面的间距（即轴承盖的总宽度）为28mm。故该轴段长度为20+28=48mm链轮处68已知联轴器轮毂宽度为70mm，为保证联轴器接触可靠，此轴段长度应略小于联轴器轮毂宽度，故取68mm轴环处13轴环宽度b=1.4a=1.4×5=7mm，取b=13mm（使左右挡油板尺寸相同）左端轴承处30轴承右端面至齿轮左端面的距离与轴环宽度之差加上6010型轴承内圈宽度16mm，即14+16=30mm全轴长28277+46+48+68+13+30=282mm3.传动零件的周向定位齿轮及联轴器处均采用A型普通平键，其中齿轮处为：键16×50GB1096-1990；联轴器处为：键12×40GB1096-1990。4.其他尺寸为加工方便，并参照6010型轴承的安装尺寸，轴上的过渡圆角半径全部采用r=1mm；轴端倒角为2×45°。轴承支座宽度12(5~10)LCCmm查表得120C，218C，箱体壁厚取8mm，则20188854Lmm6/8四、轴的受力分析1.求轴传动的转矩T=9.55×106𝑃𝑛=9.55×106×2.780=322×103N∙mm2.求轴上传动件作用力齿轮上的圆周力𝐹t2=2𝑇𝑑2=2×322×103243=2650N齿轮上的径向力𝐹r2=𝐹t2tan𝛼n=2650×tan20°=964.5N3.确定轴的跨距左右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距皆为：802012157222mm联轴器作用点与右端轴承支反力作用点的间距为2070489322mm4.按当量弯矩校核轴的强度做轴的空间受力简图(a)(b)(b)BHFAHF2rFHM347227/8(c)95400VM(d)10522M(e)322000T(f)作水平面受力图及弯矩图（b），𝑀H=Fr22×72=34722N∙mm作垂直面受力图及弯矩图（d）,2265072728540022tVFMNmm作合成弯矩图（e）223472285400101522MNmm作扭矩图（f）T=322×103N∙mm按当量弯矩校核轴的强度22101522(0.6322000)218200eMNmm13321820014.66[]550.10.153eBeBMMPaMPadBVFAVF2tF8/85.校核轴承寿命61010()60thfCLnP查机械设计手册可知，6010型号轴承2.2rCkNC，工作条件低于12℃，查参考文献[1]表12.6取tf=1，80/minnr，964.5rPFN，对于球轴承3，代入数据可算得6102.4721024000hLhh。故选用6010号轴承能满足要求。6.校核键的连接强度联轴器轮毂材料为钢，由表查得许用挤压应力[σp]=125~150MPa；A型普通平键长度L=L－b=40－12=28mm，k=h/2=8/2=4mm。𝜎p=2𝑇𝑑𝑘𝑙=2×322×10340×4×28=144MPa[𝜎p]可知键连接的挤压强度足够。参考文献[1]宋宝玉，王瑜，张峰主编.机械设计基础（第4版）.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.[2]修世超，李庆忠，林晨.机械设计习题与解析.北京：科学出版社，2008.[3]王黎钦，陈铁鸣.机械设计(5版).哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2010.[4]宋宝玉.机械设计课程设计指导书.北京：高等教育出版社，2006.